Електролізер для рафінування і одержання титану та інших тугоплавких металів

Корисна модель стосується кольорової металургії, а саме конструкції електролізерів для одержання та рафінування тугоплавких металів. Відомий електролізер для рафінування титану, [а.с. №138746, 3.03.08.1960p., C25C7/00], що являє собою футеровану ванну, яка має пластинчатий катод і вертикальні плоскопаралельні аноди. Електролізер обладнаний механізмами для підйому та опускання катоду, зрізування катодного осаду. Даний електролізер періодичної дії і продуктивність його не висока. Відомий електролізер для рафінування титану та інших тугоплавких металів, [а.с. №457352, 3.01.02.1971p., C25C3/28], який складається з ванни у вигляді стальної футерованої реторти з катодами та анодами. Аноди виконані у вигляді решіток, які розташовані коаксиально зі стінками ванни та утворюють два циліндричні анодних контейнери. Катоди зі струмознімачами розташовані рівномірно уздовж кола поворотного теплового екрану з кільцевим каналом і переміщуються періодично в кільцевому просторі, що створений анодними решітками. Поворот теплового екрану з катодами здійснюється з такою швидкістю, щоб катод підходив до катодної камери через термін часу, що визначається швидкістю осадження металу на катоді. Дане рішення прийняте у якості прототипу. У електролізері є два анода. Один утворений циліндричною перфорованою решіткою та стінкою ванни, другий - центральний, утворений циліндричними анодними решітками. Вісь центрального аноду співпадає з віссю ванни. В обидва аноди завантажується матеріал, що рафінується. В процесі рафінування щільність струму на стальних анодних решітках не повинна перевищувати 2,0-4,0·10-5А/м2, у противному разі вони руйнуються (розчиняються). Це не дозволяє підвищити продуктивність електролізеру. Корисна модель вирішує задачу підвищення продуктивності електролізера за рахунок збільшення щільності струму та використання вторинних окислювально-відновних реакцій на аноді та неполяризованих поверхнях матеріалу, що рафінується. Поставлена задача досягається тим, що у відомому електролізері, який містить футеровану ванну з двома анодами, один з них перфорований у вигляді решітки, розташованої коаксіально зі стінками ванни, другий розміщений в центрі ванни, катоди зі струмознімачами розташовані рівномірно по колу поворотного теплового екрана з кільцевим каналом і переміщуються періодично в кільцевому просторі, створеному анодами, новим є те, що анод встановлений в центрі ванни виконаний із електрохімічно індиферентного матеріалу, а відстань поміж центральним анодом і катодами складає 0,5-0,9 відстані поміж катодами та перфорованим анодом. Призначення центрального аноду в конструкції електролізера, що пропонується, полягає в окисленні іонів титану нижчої валентності до проміжної валентності, з наступною взаємодією іонів проміжної валентності з матеріалом, що рафінується, з утворенням іонів титану нижчої валентності. В запропонованій конструкції електрохімічнo індиферентний анод може бути виконаний не тільки з графіту. Наприклад, для електролізу титану він може бути нікелевим, ніхромовим, для електролізу ванадію молібденовим, графітовим, виготовленим із нітріду титану та інших матеріалів. Живлення електричним струмом перфорованого аноду та центрального аноду може здійснюватись від окремих джерел струму. Перфорований анод може бути замкнутий накоротко з нерозчинним анодом, але може бути електрично ізольованим і на нього не подаватиметься анодний потенціал. Подача електричного струму одночасно на перфорований і нерозчинний аноди забезпечить більш рівномірне розподілення тепла у ванні та осаду на катоді, хоч процес проходить і при подачі струму тільки на центральний анод. Оскільки потенціал центрального аноду може бути значно позитивний відносно потенціалу розчинення титану і щільності струму на центральному аноді вищі, то при короткозамкнутих анодах для забезпечення проходження струму достатньо сили струму поміж катодами та центральним анодом і відстань поміж ними повинна бути менше, чим відстань поміж катодами та перфорованим анодом. Експериментально встановлено, що вона повинна складають 0,5-0,9 від величини відстані поміж катодами та перфорованим анодом. При відношенні >0,9 щільність струму на центральному аноді нижче, чим на перфорованому, і катод нерівномірно обростає осадом при електролізі. При відношенні